煤化工装置泄漏物料对循环水处理的危害分析

1 煤化工装置工艺与常见泄漏物料

煤化工是指以煤为原料，通过化学加工将其转化为气体、液体和固体燃料及化学品的过程，涵盖了多种复杂且关键的工艺，其中煤气化和煤液化是最为核心的两种工艺。在煤化工装置的运行过程中，由于设备老化、腐蚀、密封失效以及操作失误等多种因素，物料泄漏事故时有发生。常见的泄漏物料包括甲醇、氨、油类物质等。甲醇是一种重要的有机化工原料，也是煤化工生产中的常见产品或中间产物。它具有挥发性强、易燃的特性，一旦泄漏到循环水系统中，会迅速扩散并溶解于水中，改变循环水的化学组成和性质。氨在煤化工中常用于合成氨工艺以及作为某些反应的催化剂或介质，具有强烈的刺激性气味和腐蚀性。当氨泄漏进入循环水系统后，会与水中的其他物质发生化学反应，导致循环水的pH 值升高，对系统中的金属设备产生腐蚀作用。

2 煤化工装置泄漏物料对循环水处理的危害

2.1 甲醇泄漏危害

2.1.1 换热器泄漏

换热器是实现不同介质之间热量交换的关键设备，在煤化工生产中，大量的甲醇需要通过换热器进行冷却或加热处理。由于长期受到高温、高压、腐蚀等多种因素的综合作用，换热器的管束、管板、密封垫片等部件容易出现磨损、腐蚀、老化等问题，从而导致甲醇泄漏。某煤化工企业的甲醇冷却器，在运行多年后，由于管板与管束连接处的焊接部位受到循环水的腐蚀，出现了微小的裂缝，导致甲醇逐渐泄漏进入循环水系统。起初，泄漏量较小，不易被察觉，但随着时间的推移，泄漏量逐渐增大，对循环水水质造成了严重影响。

2.1.2 管道破裂

输送甲醇的管道在长期的运行过程中，会受到物料冲刷、外部应力、温度变化等多种因素的影响，导致管道材质的性能下降，出现裂纹、穿孔等缺陷，从而引发甲醇泄漏。在一些寒冷地区，冬季气温较低，管道内的甲醇可能会因结冰而膨胀，对管道壁产生巨大的压力，导致管道破裂。

2.1.3 储罐泄漏

甲醇储罐是储存大量甲醇的重要设施，储罐的罐体、进出口阀门、液位计等部件如果出现故障或损坏，都可能导致甲醇泄漏。储罐的罐体可能因受到腐蚀、外力撞击等原因出现裂缝或破损；进出口阀门可能因密封不严、阀门损坏等原因导致甲醇泄漏；液位计如果出现故障，无法准确显示储罐内的液位，可能会导致操作人员误操作，使储罐内的甲醇溢出。

2.2 氨泄漏危害

2.2.1 设备腐蚀

由于氨具有一定的腐蚀性，尤其是在有水存在的情况下，会与金属设备表面发生化学反应，形成金属氨络合物，导致设备腐蚀。某合成氨装置的氨储罐，由于长期受到氨水的腐蚀，罐壁逐渐变薄，最终出现了裂缝，导致氨泄漏。在一些高温、高压的环境下，氨的腐蚀性会更强，加速设备的损坏。

2.2.2 操作不当

操作人员在进行设备的启停、物料的输送、阀门的开关等操作时，如果违反操作规程，如操作速度过快、压力控制不当、阀门未完全关闭等，都可能导致氨泄漏。在对氨泵进行启动操作时，如果未先打开出口阀门，就启动泵，会使泵内压力急剧升高，导致密封件损坏，从而引发氨泄漏。

2.2.3 密封失效

设备的密封件如垫片、密封圈等，在长期的使用过程中，会因老化、磨损、变形等原因失去密封性能，导致氨泄漏。某换热器的密封垫片，由于使用时间过长，出现了老化和开裂现象，使得氨从密封处泄漏进入循环水系统。安装过程中密封件的选择不当、安装不规范等问题，也会影响密封效果，增加泄漏风险。

2.2.4 管道破裂

输送氨的管道可能会因为受到外力撞击、温度变化、管道材质缺陷等原因而破裂，导致氨泄漏。在管道穿越道路、建筑物等场所时，如果没有采取有效的防护措施，容易受到车辆、施工等外力的撞击，造成管道破裂。

在冬季，气温较低，管道内的液氨可能会因结冰而膨胀，导致管道破裂。

3 应急处理措施

3.1 泄漏源控制方法

一旦发生泄漏事故，采取停车、关闭阀门、修复泄漏点等措施控制泄漏源，是减少泄漏物料对循环水系统危害的首要任务。在发现泄漏后，应立即启动紧急停车程序，停止相关设备的运行，切断物料的供应，避免泄漏进一步扩大。操作人员应迅速按照停车操作规程，依次停止设备的运行，确保停车过程安全、有序。

关闭与泄漏源相关的阀门，截断泄漏物料的流动路径，是控制泄漏源的关键步骤。操作人员应熟悉装置的工艺流程和阀门布局，能够迅速准确地找到并关闭相关阀门。在关闭阀门时，应注意操作方法，避免因操作不当导致阀门损坏或泄漏加剧。对于一些难以手动关闭的阀门，可以采用远程控制或液压控制等方式进行关闭，确保阀门能够及时关闭，有效控制泄漏源。

3.2 循环水水质应急调整

投加中和剂、氧化剂等调整循环水水质，是应对泄漏物料危害的重要措施。根据泄漏物料的性质，选择合适的中和剂进行 pH 值调节。当酸性物料泄漏导致循环水 pH 值降低时，投加碱性中和剂，如氢氧化钠、碳酸钠等，中和水中的酸性物质，使 pH 值恢复到正常范围；当碱性物料泄漏导致循环水pH 值升高时，投加酸性中和剂，如硫酸、盐酸等，调节循环水的酸碱度。在投加中和剂时，应严格控制投加量，避免因投加过量导致循环水pH 值过度波动，对循环水系统造成新的危害。

针对泄漏物料的特性，投加氧化剂、还原剂等化学药剂，去除水中的有害物质。当泄漏物料中含有还原性物质，如硫化氢、二氧化硫等时，投加氧化剂，如次氯酸钠、过氧化氢等，将还原性物质氧化为无害物质；当泄漏物料中含有氧化性物质时，投加还原剂，如亚硫酸钠、硫酸亚铁等，还原氧化性物质，降低其对循环水系统的危害。在投加化学药剂时，应充分考虑药剂之间的相互作用和对循环水系统的影响，确保药剂的投加安全、有效。

3.3 污染物去除技术

采用气浮、过滤、吸附等物理化学方法去除污染物，是净化循环水的有效手段。气浮法是利用气体在水中产生的微小气泡，将水中的悬浮颗粒或油滴吸附在气泡表面，使其上浮到水面，从而实现与水的分离。在循环水系统中，当泄漏物料导致水中悬浮颗粒或油类物质增加时，可采用气浮法进行处理。

过滤法是通过过滤介质，如滤网、滤布、砂滤等，去除循环水中的固体颗粒和杂质。根据污染物的粒径大小和性质，选择合适的过滤设备和过滤介质。对于较大粒径的颗粒，可以采用粗滤网进行过滤；对于较小粒径的颗粒和胶体物质，可以采用精密过滤器或膜过滤设备进行过滤。在过滤过程中，应定期对过滤设备进行清洗和更换过滤介质，确保过滤效果。

吸附法是利用吸附剂的吸附作用，去除循环水中的污染物。常用的吸附剂有活性炭、沸石、离子交换树脂等。活性炭具有较大的比表面积和丰富的微孔结构，能够吸附水中的有机物、重金属离子等污染物；沸石具有特殊的晶体结构和离子交换性能，能够吸附水中的氨氮、重金属离子等；离子交换树脂则通过离子交换作用，去除水中的特定离子。在使用吸附剂时，应根据污染物的种类和浓度，选择合适的吸附剂和吸附工艺，确保污染物的去除效果。

4 结论

本研究深入剖析了煤化工装置泄漏物料对循环水处理的危害，通过对相关理论和实际案例的研究，取得了一系列重要成果。在今后的工作中，应加强企业之间的交流与合作，分享泄漏事故的处理经验和防范措施，共同推动煤化工行业循环水系统的安全、稳定运行。

参考文献：

[1]田凯.煤化工区地下水污染运移特征及污染控制模拟[D].北京林业大学，2016.